3.1认识交变电流 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 3.1 认识交变电流
一、单选题
1．以下各个电流中属于交流电的是（　　）
A． B．
C． D．
2．关于交流发电机的下列叙述正确的是（　　）
A．交流发电机将电能转化为机械能
B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈必须旋转，成为转子，这样才能在线圈中产生交流电
C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电
D．在交流发电机线圈转动的过程中，线圈中的每一个边都切割磁感线
3．如图所示为演示交变电流产生过程的装置图，关于这个实验，正确的说法是（　　）
A．线圈从任意位置转180°的过程，穿过线圈的磁通量变化量一定为零
B．图示线圈所处位置为中性面，线圈中无感应电流
C．图示位置ab边中的感应电流方向为a→b
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零
4．如图所示，竖直长直导线通有向下的恒定电流，位于导线右侧的矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动。线圈绕轴沿逆时针（沿轴线从上往下看）方向匀速转动，转动周期为T。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　）
A．线圈中产生正弦式交流电
B．时间内，线圈中感应电流方向为
C．时，线圈的磁通量最大，感应电动势也最大
D．线圈每转动一周电流方向改变一次
5．关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流,下列说法中正确的是（　　）
A．线圈每转动一周,感应电流方向就改变一次
B．线圈平面每经过中性面一次,感应电流方向就改变一次,感应电动势方向不变
C．线圈平面每经过中性面一次,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
D．线圈转动一周,感应电流和感应电动势方向都要改变一次
6．如图所示，是交流发电机的示意图，某时刻，线圈的AB边连在金属滑环K上，CD边连在滑环L上，导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路的连接。下列说法正确的是（　　）
A．图示位置磁通量为零
B．图示位置，电流表的示数为零
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化
D．用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好
7．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为，则（　　）
A．时，线圈平面位于与中性面垂直的位置
B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈中的感应电动势最大
D．时，线圈中的电流为0
8．如图的各个图线中，表示交变电流的是（　　）
A． B． C． D．
9．矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴作匀速转动时，则（　　）
A．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势最大
B．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大,感应电动势为零
C．当线圈平面与磁感线平行瞬间，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势为零
D．线圈转动一周，感应电流的方向改变一次
10．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是（　　）
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零
B．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为
C．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为c→d
11．矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势按如图所示规律变化。下列说法正确的是（　　）
A．t1、t3时刻穿过线圈的磁通量为0
B．t2、t4时刻线圈通过中性面
C．t1、t3时刻线圈通过中性面
D．t2、t4时刻穿过线圈的磁通量变化最慢
12．实验室中有一台小型发电机，它的线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴做匀速转动时，产生的交变电流的图像如图所示，根据图像判断下列说法正确的是（　　）
A．在A和C时刻线圈处于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A到D时刻线圈转过的角度为
D．若从0到D时刻历时，则在1s内交变电流的方向改变100次
13．交流发电机的线圈转到线圈平面与中性面垂直时，下列说法正确的是（　　）
A．电流将改变方向
B．磁场方向和线圈平面垂直
C．线圈中产生的感应电动势最大
D．穿过线圈的磁通量最大
14．把发光颜色不同的两个二极管并联（该类二极管具有单向导电性，导通时发光），使两者正负极方向不同。当摇动如图所示的手摇发电机时，两个二极管交替发光，则流过其中一个二极管的电流是（　　）
A．交流电 B．直流电
C．恒定电流 D．涡流
15．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则（　　）
A．t＝0时，线圈平面垂直于磁感线
B．t＝1s时，线圈中的电流改变方向
C．t＝1.5s时，线圈中磁通量的变化率最大
D．t＝2s时，线圈中的感应电流最大
二、填空题
16．（选做题3）
（1）如图所示电路，已知电源的电动势E＝3V，内阻r=1Ω，外电阻R＝5Ω．若电键S闭合，则理想电流表示数为______A．
（2）我国居民照明电路使用的是______（选填“交变电流”或“恒定电流” ），电压为______V（选填“220”或“380” ）．
17．我们的家庭用电是__________电（填“交流”或“直流”）。
18．交流发电机的线圈在磁场中转动时，转轴与磁场方向_________，用_________定则判断线圈切割磁感线产生的感应电流方向。
三、解答题
19．如图甲所示，一小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数，穿过每匝线圈的磁通量随时间按正弦规律变化，如图乙所示．发电机线圈电阻，外电路中的电阻，灯泡L电阻，不计其他电阻，交流电流表为理想电流表．求：
（1）线圈从图示位置开始转动产生的电动势的瞬时值表达式；
（2）从图示位置转过的过程中电阻R产生的热量．
20．如图是一手摇发电机，其原理可简化为矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴OO'匀速转动，产生随时间变化的感应电动势．
已知矩形线圈abcd的匝数为N，边长ab=cd=L1，bc=ad=L2．线圈所在处磁感应强度为B．线圈的角速度为ω．当线圈转动到如图所示位置时，其平面与磁场方向平行．
（1）求线圈转动到如图位置时ab边切割磁感线产生的感应电动势大小并判断ab两端电势的高低；
（2）从线圈处于如图位置开始计时，t时刻线圈转至截面图中虚线所示位置，推导t时刻线圈产生的感应电动势大小为e=NBL1L2ωcosωt；
（3）如图所示，线圈的ab、cd边分别通过电刷与两个滑环e、f相连，滑环e、f与二极管D、外电阻相连，组成闭合回路．二极管具有单向导电性，即加正向电压时其电阻可忽略不计，加反向电压时电阻可视为无穷大．已知线圈电阻为r，外电阻为R，电路其余部分电阻不计．计算经过一段较长时间t（远大于线圈转动周期）的过程中，外电阻R上产生的热量．
21．如图所示为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线框的面积为S，共有N匝，线框的总电阻为r，线框处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接，在外力作用下线框以恒定的角速度绕垂直于磁场的线框平面内的对称轴匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦），推导发电机线框产生感应电动势最大值的表达式。
22．有人说，在下图中，导电线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，因而线圈中产生的感应电动势最大；导电线圈平面跟中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，因而线圈中产生的感应电动势为零。这种说法是否正确？为什么？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
题中ACD表示的电流方向都是不变的，不属于交流电；B的方向不断变化，是交流电。
故选B。
2．C
【解析】
【详解】
A．交流发电机将机械能转化为电能，故A错误；
B．交流发电机由两部分组成，即定子和转子，线圈可以是定子，也可以是转子，故B错误；
C．交流发电机线圈中产生交流电，输送到外电路也是交流电，故C正确；
D．在交流发电机线圈转动的过程中，和磁感线共面的边不切割磁感线。故D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．磁通量是标量，但有正负，若从一个面穿入为正，则从该面穿出为负，线圈从中性面位置转180°的过程，穿过线圈的磁通量变化量不为零，A错误；
B．图示位置线圈与磁场平行，磁通量为零，是中性面的垂面位置，线圈中感应电流最大，B错误；
C．由右手定则可判断图示位置ab边中的感应电流方向为a→b，C正确；
D．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量为零，磁通量变化率最大，D错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A．磁场并非匀强磁场，线圈中产生的交流电不是正弦交流电，故A错误；
B．由楞次定律可知时间内，线圈转过90°角，此时线圈中感应电流方向为abcda，故B正确；
C．由右手定则可知，直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外，则时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势最小，故C错误；
D．线圈每转动一周电流方向改变两次，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
感应电动势的方向即感应电流的方向。当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都要改变一次，线圈转动一周，线圈平面两次经过中性面，感应电流和感应电动势方向都要改变两次。
故选C 。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．图示位置是中性面，磁通量最大，故A错误；
B．图示位置，磁通量为最大，磁通量变化率最小，电流表读的是有效值，电流表的示数不为零，故B错误；
C．从图示位置开始，再过，电流方向将发生变化，故C错误；
D．铝框的电阻小，涡流强，所以用铝框做线圈骨架，电磁阻尼效果好，故D正确。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
A．由图可知，时，穿过线圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置，故A正确；
B．由图可知，时，穿过线圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置，而线圈通过中性面时线圈中的电流改变方向，故B错误；
C．由图可知，时，穿过线圈的磁通量最大，则线圈平面位于中性面位置，线圈中感应电动势为零，故C错误；
D．由图可知，时，穿过线圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置，线圈中感应电流最大，故D错误。
故选A。
8．C
【解析】
【详解】
ABD．交流电是指方向随时间做周期性的变化，而这三个图中电流的方向始终为正，没变化，故不是交变电流，故ABD错误；
C．电流大小不变，但方向随时间呈周期性变化，故C是交变电流，故C正确。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
AB．当线圈平面处于中性面时，穿过线圈平面的磁通量最大，感应电动势为零，故A错误，B正确；
C．当线圈平面与磁感线平行瞬间，穿过线圈平面的磁通量为零，感应电动势最大，故C错误；
D．线圈转动一周，感应电流的方向改变两次，故D错误。
故选B。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零，A正确；
B．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为，B错误；
C．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电流为0，C错误；
D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c，D错误。
故选A。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
线圈在中性面时，磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零；在垂直于中性面时，磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大。
故选C。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．在A、C时刻电流最大，线圈处于和中性面垂直的位置，此时磁通量为零，A错误；
B．在B和D时刻电流为零，线圈处于中性面，穿过线圈的磁通量最大，B错误；
C．从A到D时刻，线圈旋转周，转过的角度为，C错误；
D．如果从0到D时刻历时，恰好为一个周期，则1s内线圈运动50个周期，100次经过中性面，电流方向改变100次，D正确。
故选D。
13．C
【解析】
【分析】
【详解】
线圈转到线圈平面与中性面垂直的位置时，磁场方向与线圈平面平行，穿过线圈的磁通量为零，电动势和电流均达到最大值，电流方向不变，故ABD错误，C正确。
故选C。
14．B
【解析】
【分析】
【详解】
交流电是指大小和方向发生周期性变化的电流，直流电的方向不变，恒定电流的大小与方向均不变，涡流是感应电流；手摇发电机产生的是交流电，因为该类二极管具有单向导电性，所以通过每个二极管的电流方向不变，为直流电。
故选B。
15．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据图像可知，在时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，选项A错误；
B．图像的斜率为，即表示磁通量的变化率，在之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流方向不变，选项B错误；
C．图像的斜率为，t＝1.5s时，斜率为零，则线圈中磁通量的变化率为零，选项C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律可得
所以在时，斜率为最大，则感应电动势为最大，感应电流最大，选项D正确。
故选D。
16． 0.5 交变电流 220
【解析】
【详解】
（1）根据闭合电路的欧姆定律可知： ，则理想电流表读数为0.5A.
（2）我国居民照明电路使用的是交变电流，电压为220V．
17．交流
【解析】
【详解】
我们的家庭用电是交流电。
18． 垂直 右手
【解析】
略
19．（1）V（2）
【解析】
【详解】
（1）根据乙图可知周期为：，则角速度为
；
线圈产生的电动势的最大值为
线圈从图示位置开始转动产生的电动势的瞬时值表达式
；
（2）电阻R上电压的有效值为
转过角的时间
电阻R产生的热量为
20．（1） ，B端电势高；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）ab边切割磁感线产生的电动势，
可得： ，B端电势高
（2）线圈匀速转动过程中，ab，cd边都切割磁感线产生感应电动势，总电动势为两边产生的电动势之和，即
如图，经过时间t，ab边绕OO'转过的角度 ，此时ab边的速度方向如图中所示，
v与磁场方向的垂直分量
根据电磁感应定律，在ab边上产生的感应电动势大小为
又
由此可得
（3）设线圈中感应电动势最大值为Em，有效值为E有，线圈的转动周期为T
则有 得：
时间t内产生的总热量
而R上产生的热量为
可得：．
21．见解析
【解析】
【详解】
线框平面与磁场方向平行时产生的感应电动势最大，ab边切割磁感线时产生的感应电动势与cd边产生的感应电动势串联，即
所以
其中得
同理
所以
22．见解析
【解析】
【详解】
这种说法不对。因为当线圈平面转到中性面的瞬间，穿过线圈的磁通量最大，此时穿过线圈的磁通量的变化率最小为零，故感应电动势为零；当线圈平面转到与中性面垂直的瞬间，穿过线圈的磁通量为零，根据法拉第电磁感应定律，则有线圈中磁通量的变化率最大，则线圈的感应电动势也最大。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页